Фамилия Мархотка звучит скорее по-украински или по-белорусски, чем по-великорусски. На это указывает суффикс -к(а): в украинской и белорусской традиции такие фамилии (Мархотка, Голобородько, Забужко) нередко образовывались от прозвищ. Ударение в фамилии, скорее всего, падает на второй слог — Мархо́тка.

Основа фамилии — «Мархо́т» или «Мархо́та». Самое правдоподобное объяснение ведет к личному имени Марк или его просторечной форме Марко. В украинских говорах и польском языке (где «ch» произносится твёрдо) имя Марко могло звучать как «Мархо». От него через уменьшительно-ласкательный суффикс -от(а) и образовалось прозвище Мархота — эта модель аналогична фамилиям Михота (от Михаил), Иванота (от Иван). То есть Мархотка — это «маленький Марк» или «сын Марка».

Вторая версия, менее вероятная для этой фамилии, но возможная в западных регионах: связь с диалектным словом «мархотка» (или «мархва»). В некоторых говорах так называли морковь. Если прозвище дали огороднику или торговцу овощами, то Мархотка могло означать «морковка». Однако в ономастике прозвища от названий овощей встречаются реже, чем патронимы (от имени отца), поэтому версия с именем Марк выглядит убедительнее.

Географически фамилия тяготеет к западу Украины и югу Беларуси. Встречается она нечасто, и в дворянских родословных книгах Российской империи её нет — носители, скорее всего, происходили из крестьян или казаков. Поскольку фамилия образована по украинской модели (с суффиксом -к(а) и без типичного русского окончания -ов), её носители могли быть выходцами из Подолья, Волыни или Галиции.

Интересная деталь: в польском языке существует фамилия Marchot, а с суффиксом -ka — Marchotka. В польской традиции Marchot могло быть прозвищем от глагола marchocić (бормотать, ворчать). Если семья жила на границе с Польшей, возможно смешение корней: «ворчун» или «бормотун». Но для украинского уха «мархотка» звучит скорее как уменьшительное от имени, чем как характеристика характера.